【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械手，具体涉及一种果蔬自动采摘机器人及方法。
技术介绍
1、果蔬的采摘大多采用人工参与，人工采摘劳动力大，是导致果蔬成本升高的影响因素之一。为了提高果蔬采摘的效率，节省劳动力，采摘机械手逐步应用至各种果蔬采摘中。
2、例如，申请公布号为cn114012768a的专利技术专利申请公开了一种可剪切果柄的苹果采摘机械手及其苹果采摘方法。上述苹果采摘机械手包括三指夹持机构和果柄剪切机构；采摘时，三指夹持机构中的步进电机驱动丝杠旋转，带动法兰螺母和绳子连接板同步向下移动，绳子连接板拉动三根钢丝绳，从而带动三个手指向内合拢，夹持住苹果，果柄剪切机构的两个电机等速反向转动，使球面刀片一和球面刀片二反向转动合拢，切断苹果果柄，苹果被采摘；然后，两个电机驱动两个刀片复位，三个手指张开，苹果被收集。上述苹果采摘机械手可实现带果柄的自动采摘。但是，上述采摘机械手还存在以下不足：
3、1、上述采摘机械手结构复杂，在采摘过程中，需要三个动力机构(电机)协同工作，采摘过程繁琐，成本较高。
4、2、上述采摘机械手通过三个手指向内合拢，对果实进行夹持，由于果实大小不一，在夹持过程中，三个手指无法与果实进行缓冲，极易损伤果实，影响采摘质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述存在的问题，提供一种果蔬自动采摘机器人，该机器人通过一个动力机构可以对果蔬进行夹持，然后对果柄进行剪切，实现果蔬的自动采摘；且在夹持果蔬的过程中，不会损伤果蔬，提高了采摘质量。p>
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种果蔬自动采摘方法。
3、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
4、一种果蔬自动采摘机器人，包括机械臂以及末端执行器；所述末端执行器设置在所述机械臂的末端；其中，所述末端执行器包括设置在所述机械臂上的固定支架、设置在固定支架中心的铰接件、设置在所述固定支架与所述铰接件之间用于夹持果蔬的夹持机构、用于剪切果柄的剪切机构以及用于驱动所述铰接件沿着固定支架的中心轴线运动的动力机构；其中，
5、所述夹持机构包括多组呈中心对称设置的夹持组件；每组所述夹持组件均包括夹持指、夹紧板以及设置在所述夹持指与夹紧板之间的弹性件；所述夹持指的下端与所述铰接件滑动且转动连接，所述夹持指的中部与所述固定支架铰接；所述弹性件的一端作用于所述夹持指上，所述弹性件的另一端作用于所述夹紧板上；
6、所述剪切机构包括两组呈相对设置的剪切组件，两组所述剪切组件分别对应设置在其中两组呈对称设置的夹持组件上；每组所述剪切组件包括滑动设置在所述夹持指顶部的切刀、设置在所述夹持指的外侧面的安装板以及设置在所述切刀与所述安装板之间的驱动弹簧；所述驱动弹簧的一端作用于所述切刀上，所述驱动弹簧的另一端作用于所述安装板上；
7、所述剪切机构包括两组呈相对设置的剪切组件以及触发机构，所述剪切组件包括设置在所述夹持指顶部的切刀；在所述夹持组件夹紧果蔬的过程中，所述夹紧板触发所述触发机构工作，所述触发机构会触发所述切刀剪切果蔬的果柄。
8、上述果蔬自动采摘机器人的工作原理是：
9、采摘时，机械臂带动末端执行器到达采摘位置，此时，多组夹持组件处于张开状态，果蔬位于多组夹持组件之间，动力机构驱动铰接件沿着固定支架的中心轴线向下运动，带动多个夹持指同时向中心靠拢，进而带动多个夹紧板向中间靠拢，夹紧果蔬，在弹性件的作用下，夹紧板会朝着靠近夹持指的方向运动，使得夹紧板与夹持指之间距离变小，并压缩弹性件，对果蔬起到缓冲的作用；在所述夹紧板夹紧果蔬的过程中，所述夹紧板触发所述触发机构工作，所述触发机构会触发(驱动)所述切刀剪切果蔬的果柄；然后通过机械臂驱动末端执行器移动，将采摘到的果蔬移动至收集果蔬的位置，释放果蔬；释放果蔬时，动力机构驱动铰接件沿着固定支架的中心轴线向上运动，带动多个夹持指同时向外张开，夹紧板也张开，果蔬被释放。
10、本专利技术的一个优选方案，其中，所述剪切组件还包括设置在所述夹持指的外侧面的安装板以及设置在所述切刀与所述安装板之间的驱动弹簧；所述驱动弹簧的一端作用于所述切刀上，所述驱动弹簧的另一端作用于所述安装板上，所述切刀滑动设置在所述夹持指顶部；
11、所述触发机构包括设置在所述切刀上的阻挡块以及设置在所述阻挡块与所述安装板之间的开关组件；所述开关组件包括铰接在所述夹持指上的开关件以及设置在所述开关件与所述安装板之间的开关弹簧；所述开关弹簧的弹力促使开关件的上端抵紧在阻挡块上并促使开关件的下端抵紧在夹紧板上；当所述开关件的上端抵紧在阻挡块上时，所述驱动弹簧处于蓄能状态，所述切刀处于待剪切位置；
12、所述固定支架与所述阻挡块之间设有弹性阻挡组件；在所述切刀切割完果柄之后，所述弹性阻挡组件用于所述切刀恢复到待剪切位置；所述弹性阻挡组件包括固定连接在所述固定支架上的固定连接板、竖向滑动设置在所述固定连接板上的阻挡复位件以及设置在所述阻挡复位件与所述固定连接板之间的复位弹簧；其中，所述复位弹簧的上端作用在所述阻挡复位件的下端，所述复位弹簧的下端作用在所述固定连接板的下端。
13、上述结构的工作过程为：当果蔬位于夹持机构中时，此时为开始采摘状态，在该状态中，驱动弹簧处于蓄能状态，切刀处于待剪切位置，开关件的上端抵紧在阻挡块上。需要对果蔬进行采摘时，动力机构驱动铰接件沿着固定支架的中心轴线向下运动，带动多个夹持指同时向中心靠拢，进而带动多个夹紧板向中间靠拢，夹紧果蔬，在弹性件的作用下，夹紧板会朝着靠近夹持指的方向运动，使得夹紧板与夹持指之间距离变小，并压缩弹性件，对果蔬起到缓冲的作用；夹紧板在靠近夹持指的方向运动的同时，会推动开关件向下摆动，开关件会压缩开关弹簧，向下摆动的同时，开关件的上端会与阻挡块分离，分离完成后，驱动弹簧释放弹力，推动切刀向中间运动，由于切刀有两个，两个切刀会同步向中间运动，对果柄进行切断；然后通过机械臂驱动末端执行器移动，将采摘到的果蔬移动至收集果蔬的位置；释放果蔬时，通过动力机构驱动铰接件沿着固定支架的中心轴线向上运动，带动多个夹持指同时向外张开，果蔬被释放；需要采摘下一个果蔬时，机械臂驱动末端执行器移动，使得果蔬落入多个夹持指的中间位置；动力机构驱动铰接件沿着固定支架的中心轴线向下运动，带动多个夹持指同时向中心靠拢，同时也带动切刀和阻挡块向中心靠拢，切刀和阻挡块向中心靠拢的过程中，阻挡复位件的上端侧面会对阻挡块进行阻挡，随着动力机构继续驱动，夹持指继续向中间靠拢，阻挡块在阻挡复位件的阻挡下，阻挡块相对于夹持指向外运动，并压缩驱动弹簧，促使驱动弹簧回到蓄能状态，切刀也回到待剪切位置，同时，阻挡块向外运动的过程中，阻挡块也会越过开关件的上端；随着动力机构继续驱动，阻挡块会越过阻挡复位件，夹持机构回到开始采摘状态。重复上述步骤，对果蔬进行夹持与剪切。
14、优选地，所述触发机构包括设置在所述夹持指上的触发开关、设置在所述夹持指与所述夹紧板之间用于触发所述触发开关开启的触发驱动件以及设置在所述夹持指顶部用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，包括机械臂以及末端执行器；所述末端执行器设置在所述机械臂的末端；其中，所述末端执行器包括设置在所述机械臂上的固定支架、设置在固定支架中心的铰接件、设置在所述固定支架与所述铰接件之间用于夹持果蔬的夹持机构、用于剪切果柄的剪切机构以及用于驱动所述铰接件沿着固定支架的中心轴线运动的动力机构；其中，
2.根据权利要求1所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述剪切组件还包括设置在所述夹持指的外侧面的安装板以及设置在所述切刀与所述安装板之间的驱动弹簧；所述驱动弹簧的一端作用于所述切刀上，所述驱动弹簧的另一端作用于所述安装板上，所述切刀滑动设置在所述夹持指顶部；
3.根据权利要求1所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述触发机构包括设置在所述夹持指上的触发开关、设置在所述夹持指与所述夹紧板之间用于触发所述触发开关开启的触发驱动件以及设置在所述夹持指顶部用于驱动所述切刀运动的电磁铁，所述触发开关用于开启或者关闭所述电磁铁，所述触发驱动件的一端铰接在所述夹持指上，另一端位于所述触发开关与夹紧板之间。
4.根据权
5.根据权利要求2所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述夹持指与夹紧板之间设有导向限位件，所述导向限位件包括限位杆以及设置在限位杆外端的限位头；所述夹持指上设有导向孔，所述限位杆的内端穿过所述导向孔后与所述夹紧板的外侧面连接；所述限位杆与所述导向孔滑动配合连接；所述弹性件套设在所述限位杆上。
6.根据权利要求2所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述铰接件在与每个所述夹持指对应的位置上设有滑动铰接槽，所述夹持指的下端设有铰接轴，所述铰接轴与所述滑动铰接槽滑动且转动连接。
7.根据权利要求2所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述夹持指的顶部在与所述切刀对应的位置处设有滑槽，所述切刀与所述滑槽滑动连接。
8.根据权利要求2所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述安装板与所述阻挡块之间设有导向柱，所述导向柱的一端与所述安装板滑动连接，所述导向柱的另一端与所述阻挡块固定连接；所述驱动弹簧套设在所述导向柱上。
9.根据权利要求1所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述果蔬自动采摘机器人还包括行走底盘以及用于收集果蔬的收集装置；所述收集装置包括壳体、设置在壳体下端的底板、设置在壳体上端的导向漏斗以及设置在底板上的多个收集桶；其中，所述行走底盘上设有用于驱动所述底板转动的旋转驱动电机；
10.一种果蔬自动采摘方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-9任一项所述的果蔬自动采摘机器人，该方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，包括机械臂以及末端执行器；所述末端执行器设置在所述机械臂的末端；其中，所述末端执行器包括设置在所述机械臂上的固定支架、设置在固定支架中心的铰接件、设置在所述固定支架与所述铰接件之间用于夹持果蔬的夹持机构、用于剪切果柄的剪切机构以及用于驱动所述铰接件沿着固定支架的中心轴线运动的动力机构；其中，
2.根据权利要求1所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述剪切组件还包括设置在所述夹持指的外侧面的安装板以及设置在所述切刀与所述安装板之间的驱动弹簧；所述驱动弹簧的一端作用于所述切刀上，所述驱动弹簧的另一端作用于所述安装板上，所述切刀滑动设置在所述夹持指顶部；
3.根据权利要求1所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述触发机构包括设置在所述夹持指上的触发开关、设置在所述夹持指与所述夹紧板之间用于触发所述触发开关开启的触发驱动件以及设置在所述夹持指顶部用于驱动所述切刀运动的电磁铁，所述触发开关用于开启或者关闭所述电磁铁，所述触发驱动件的一端铰接在所述夹持指上，另一端位于所述触发开关与夹紧板之间。
4.根据权利要求2所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所述开关件的上端设有三角形限位部；所述三角形限位部上设有限位面以及倾斜导向面；所述开关弹簧的弹力促使限位面抵紧在所述阻挡块上。
5.根据权利要求2所述的一种果蔬自动采摘机器人，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王悦，张馨文，张雷，郑依林，
申请(专利权)人：广东科贸职业学院，
类型：发明
国别省市：
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